Fizyk wyjaśnia, dlaczego chmury nie spadają na Ziemię

W dzieciństwie wielu z nas często zastanawiało się, dlaczego chmury nie spadają. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, jak te miękkie kule tworzą się nad naszymi głowami i jak utrzymują się wysoko na niebie.

Pamiętamy ze szkoły, że chmura to nagromadzenie pary wodnej lub kryształków lodu. Ale zasadę "utrzymywania" tych "pianek" w powietrzu można porównać do lotu balonu wypełnionego helem, pisze IflScience.

Jak powstaje chmura

Według naukowców, gdy powietrze w pobliżu powierzchni Ziemi nagrzewa się, zaczyna się unosić, "zabierając" ze sobą parę wodną, która jest mniej gęsta niż gazy takie jak azot i tlen. Balony wypełnione gorącym powietrzem mogą unosić się w ten sam sposób.

Im wyżej powietrze się unosi, tym niższa staje się jego temperatura, co powoduje jego ochłodzenie. Fizycy twierdzą, że w tym czasie z pary wodnej powstają małe krople wody i lodu, które "łączą się" w chmurę.

Co ciekawe, ludzie widzą chmury, ponieważ światło odbija się od dużej liczby kropelek wody i kry lodowej.

Ile ważą chmury i dlaczego nie "spadają"

Według naukowców rzeczywista waga chmury zależy od jej wielkości (objętości) i ilości skondensowanej pary wodnej. Średnio chmura cirrus może zawierać około pół grama wody na każdy metr sześcienny. Oznacza to, że chmura o objętości 1 kilometra sześciennego może ważyć około 500 ton.

Naukowcy zauważają, że zasada utrzymywania chmur w powietrzu jest podobna do lotu balonu wypełnionego helem. Sekret tkwi w stosunku ciśnienia, temperatury, masy i gęstości powietrza.

Innym przykładem jest olej, który utrzymuje się na powierzchni wody i nie tonie, ponieważ jest mniej gęsty i lżejszy, twierdzą fizycy.

Ważne jest to, że wilgotne powietrze w chmurach jest mniej gęste niż suche powietrze wokół nich. Dlatego przy tym samym ciśnieniu i temperaturze para wodna będzie miała niższy ciężar właściwy niż powietrze (tj. wilgotne powietrze jest lżejsze niż suche).

Tak więc, pomimo ogromnej łącznej masy wielu kropel wewnątrz chmury, każda z nich pozostaje w powietrzu, wyjaśniają naukowcy. A kiedy krople stają się większe w procesie łączenia, ich waga wzrasta w porównaniu do powierzchni.

Według ekspertów, wtedy promień kropli przekracza opór powietrza poruszającego się w górę, a grawitacja sprawia, że takie krople spadają na ziemię, czyli zaczyna się deszcz.

Zwracają jednak uwagę, że kropelki wody w chmurach stanowią jedynie niewielką część całkowitej objętości. Na przykład typowa chmura cumulonimbus zawiera około 0,5 grama wody na metr sześcienny. To sumuje się dość szybko, biorąc pod uwagę ogromną objętość chmur. Naukowcy szacują, że chmura o objętości 1 kilometra sześciennego ważyłaby 500 000 kilogramów.

Podkreślają, że krople wody wewnątrz chmur nie zależą od tego, jak ciężkie jest powietrze wokół nich. Liczne krople w chmurze pozostają w powietrzu ze względu na dużą powierzchnię.

Fizycy zwracają uwagę, że siła oporu powietrza działająca w górę na małe kropelki wody jest wystarczająca, aby utrzymać ich prędkość końcową - gdzie siła oporu powietrza, przez które porusza się obiekt, jest równa sile grawitacji działającej w dół - na niskim poziomie dla małych kropelek. W rezultacie mniejsze kropelki stale spadają, ale powietrze pod nimi jest łatwo wypychane w górę.

"Kropelka o promieniu 10 mikronów spada z prędkością 1 cm/s [0,02 mph], podczas gdy kropelki o promieniu 50 mikronów spadają z prędkością 26 cm/s [0,6 mph]", wyjaśnia naukowiec Louis J. Battan w swojej książce Cloud Physics.

Co ciekawe, gdy tylko promień kropli deszczu przekroczy 0,1 milimetra, opór powietrza płynącego w górę nie jest wystarczający, aby przeciwstawić się grawitacji. W tym momencie lepiej wziąć parasol, radzą naukowcy.

Tylko zweryfikowane informacje są dostępne na kanale OBOZ.UA Telegram i Viber. Nie daj się nabrać na podróbki